“天宮一號”蓄勢待發 三架神舟同時生產【組圖文】

“天宮一號”蓄勢待發 三架神舟同時生產


來源：新華網




“天宮一號”目標飛行器




“天宮一號”將和多艘神舟飛船進行對接



央視節目披露的“天宮一號”實體




未來國家計劃航天任務




天宮一號的外壁




這應該是天宮一號實驗艙與資源艙的隔板。





天宮一號與神舟飛船的對接示意圖，資源艙還連接了一個類似法蘭的多向對接艙。




天宮一號比神舟飛船的軌道艙更長。




天宮一號的對接口，用於與載人飛船進行對接。





　　前不久，CCTV的新聞報道中首次出現了“天宮一號”的實體畫麵。此前，這一中國為下一步建造太空空間站而研製的“目標飛行器”僅有電腦效果圖和模型對外公開。

　　“‘天宮一號’實際上就是一個空間實驗室的雛形。”中國載人航天工程副總指揮張建啟表示。該工程新聞發言人最近透露說，各大係統研製進展順利，初樣產品的研製生產已基本完成，空間交會對接任務研製建設正全麵展開。

　　1992年，中國載人航天工程正式啟動，開始研製具有自主知識產權的係列飛船，並於1999年11月20日成功發射第一艘無人實驗飛船“神舟一號”；2001年、2002年則分別進行無人飛船變軌控製（“神舟二號”）和模擬載人飛行（“神舟三號”）、提供航天員生活結構空間（“神舟四號”）；2003年、2005年又分別發射“神舟五號”、“神舟六號”載人飛船；去年9月25日，“神舟七號”實現首次太空出艙，讓中國成為世界上第三個掌握該技術的國家。

　　“‘天宮一號’是中國空間站建設的起步。”多次參與中國應用衛星和載人航天及探月工程研製的中國工程院資深院士張履謙說。專家們指出，其使命是，保障航天員在軌短期駐留期間的工作、生活和安全；同時開展空間應用、航天醫學實驗、空間科學實驗和空間站技術試驗；初步建立能夠短期載人、長期無人獨立可靠運行的空間試驗平台；尤其是要完成“交會對接”與相關實驗。

　　“交會對接”

　　這顆重約8.5噸、類似一個簡易空間實驗室的飛行器很有可能在明年升向太空。第二年，它有望與“神舟八號”無人飛船進行空間“交會對接”試驗。

　　“如果一切順利的話，同一年（2011）我們還將發射‘神舟九號’載人飛船，再次與‘天宮一號’對接。”首任“神舟”飛船總設計師、後任“神舟六號”、“神舟七號”總設計師顧問的戚發軔透露，和“神舟七號”不同的是，“神舟九號”的航天員沒有出艙計劃，“他們主要呆在艙內協助對接”。

　　而“神舟九號”究竟要搭載多少航天員飛天，現在尚未確定。對此，戚先生表示，“神舟”飛船目前滿載是3人，“而對於完成‘神舟九號’的任務，兩人已經足夠。”

　　之後，“神州十號”也將直奔“天宮”。這3艘飛船是被一起生產的，也是“神舟”係列首次轉入批量生產，它們與“天宮一號”進行無人或有人的交會對接，從而形成一個小型空間站——“神州十號”完成交會對接後，就進入到建造空間站的階段了。“空間站就像是一座空間大廈，是在太空軌道上逐步組裝起來的。”北京大學地球與空間科學學院教授焦維新 教授說。

　　“現階段中國載人航天步驟當中的核心技術就是要突破交會對接。”中國載人航天工程副總指揮、中國航天科技集團公司總經理馬興瑞表示，這應該是未來中國載人航天和組裝大型空間站，乃至載人登月的關鍵技術。當“相關部分”在地麵上設計完成以後（地麵研製技術），就將采用這一技術，借助大型的運輸工具，通過兩次到三次運載火箭的發射送入太空，於軌道上會合，組裝起來，在結構上連成一個整體（形成一個統一的空間體）。

　　在專家們眼裏，交會對接技術是實現航天飛機、太空平台和空間運輸係統的裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌道上服務的先決條件。近期《人民政協報》“全國政協委員係列訪談”中，戚發軔對外界進一步具體解釋說，建空間站，肯定要地麵供給，比如航天員吃的、用的，還有“推進劑”，等等，長期工作需要下麵送人、送貨、接人，把實驗與測試的結果拿回來，都需要采用交會對接的技術。“對接之後，應該是兩個艙都密封，航天員要在裏麵過來過去……”

　　目前美、俄等國已掌握了整個交會對接技術，在空間站當中完全應用起來。“這項技術大部分都得靠自主創新來實現，雖然壓力很大，但我們正全力以赴地進行攻關，已經初步建立了地麵的實驗室和仿真係統。”馬興瑞說。

　　不過，要想在太空當中實現兩個航天器的對接的確並非易事。“這就相當於要用一根線去穿幾百公裏之外的一個針眼。”中國載人航天工程副總設計師宿雙寧一語道破。而太空中的空間實驗室和航天飛機都是高速運行的，時速達到28000公裏以上（每秒差不多將近8公裏），在對接過程中，如果計算不準，就可能發生飛船相撞事故。“就像是地麵的兩輛急速飛馳的跑車，要讓它們的距離必須一直保持在1米左右。”焦維新教授說，在對接時，需要兩個航天器的軸線在同一條直線上，並且相對速度要接近0，“這個難度顯然是非常大的。”

　　“其難點至少有三。”馬興瑞說，“作為追蹤飛行器，‘神舟’要跟‘天宮一號’進入到一個軌道平麵上，然後追上去進行交會對接：第一，兩個飛行器軌道的控製要相當精準；第二，追蹤過程中須有很好的自控能力和對前麵目標的距離控製；第三，特別近距離的時候，還要穩下來；最後交會對接這一刻，不僅是機械對接，還要把液、電、氣通上，然後開艙門，宇航員才能進去……”

　　身披“盔甲”



　　“在我們中國載人飛船研製的初期，大家就注意到了‘空間碎片’的問題，也做了一些基礎研究工作。”據戚發軔回憶，“神舟五號”發射時，美國國家航空航天局（NASA）在賀信中也提醒中國：空間碎片會影響載人飛船的安全性。盡管這種可能性概率非常小（幾十萬分之一），但卻不是不可能——2月份俄羅斯和美國兩顆衛星就撞上了。

　　事實上，中國把“空間安全”作為一個非常大的課題來做。“神舟五號”成功以後，甚至創刊出版了就叫《空間碎片研究》的雜誌。

　　“碎片實際上有3個技術問題需要加以解決。”戚發軔介紹說，首先，能夠預報，“碎片在天上怎麽走的，這些要觀察，我們已開始建立自己的一些大的測控，雖然想把天上的碎片都搞清楚很困難。”在預報之後，就要規避，如選擇推遲發射，“我們掌握了天上的數據，這一套計算的軟件並不困難，我們可以做得到。”而碎片太多，躲不過來，就要防護。“‘天宮一號’就有相應措施，如同穿上了盔甲一樣，從外麵撞也撞不壞。所以，說是一個難題，但是人總是會解決它的。”

　　戰略“三部曲”

　　在1992年立項的時候，中國載人航天工程的戰略規劃已很明確--要分“三步走”：第一步，發射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，開展空間應用實驗；第二步，突破載人飛船和空間飛行器的交會對接技術，發射一個空間實驗室，解決有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題；第三步，建造空間站。

　　“‘第一步’就是要建立一個大係統，用中國自己研製的火箭，把中國自己研製的飛船，載著自己培養的航天員飛上天，然後運行一段時間以後準確回到原來預定的地方，這件事情應該說通過‘神舟五號’、‘神舟六號’已經圓滿和超額地完成了任務。”戚發軔說。

　另據張建啟副總指揮披露，“第一步”投入不到200億元人民幣，而它對科技、經濟的拉動效益在10倍以上。

　　“第二步”過程當中的“天宮一號”是為“第三步”做技術準備的。依據有關專家的說法，它采用了兩艙結構，一個艙用於航天員駐留期間在軌的工作和生活，於艙壓、溫濕度、氣體成分等諸多方麵保證航天員的生存條件；另一艙則提供動力與能源。其搭乘的載荷比“神舟”係列飛船大大提高。

　　專家們當然還要考慮應對各種緊急突發事件的發生，如氧氣裝置故障，解決方案之一，是要運用製氧的原料自己製氧。而廁所“不能用”也肯定同樣是需要事先考慮解決的“大問題”。

　　據了解，到2015年前後，中國將再陸續發射“天宮二號”、“天宮三號”兩個空間實驗室。前者主要開展地球觀測和空間地球係統科學、空間應用新技術、空間技術和航天醫學等領域的應用和試驗；後者則主要完成驗證再生生保關鍵技術試驗、航天員中期在軌駐留、貨運飛船在軌試驗等，並開展部分空間科學和航天醫學試驗。而“天宮一號”將升級改造成貨運飛船，具備交會對接和燃料補充功能，可以對空間站進行燃料補充。

　　“我們爭取到2020年左右逐步建成有較大規模的、長期有人照料的空間站。”張建啟表示，將隨時都可以把人送上去，做大量科學實驗，效率就非常高了。“它是一個基本性的空間站，有核心艙、實驗艙、結點艙。”戚發韌介紹說。

　　結點艙相當於一個球形，有很多接口，“在上麵可以對接好幾個，可以如核心艙那麽大，也可以比它小，就像插座一樣，可以根據我們的需要，空間站是可以擴展的。”戚發韌介紹道。

　　核心艙起碼要20噸重，“現在的運載火箭就送不上去了，必須研製出一個大的運載火箭。”戚發軔指出。據悉，目前中國火箭的最大運載能力隻有10噸，不僅無法將體積更大、重量更重的空間實驗室發射升空，而且也滿足不了空間實驗室在運行期間所需大量物資的運輸要求。因此，在後續的發射中，將采用新一代大推力火箭“長征五號”。1970年4月24日，中國用自行研製的“長征一號”運載火箭首次成功地將人造衛星（“東方紅一號”）送入太空。從此，“長征”火箭開始被越來越多的人所熟知。

　　“長征五號”火箭身高59.5米，有4個助推器，起飛重量643噸，起飛推力833.8噸。與中國現有的運載火箭相比，它的運載能力係數達到0.0146，目前世界排名第二，其近地軌道的運載能力可以提高到25噸，地球同步轉移軌道的運載能力可以從現在的5.5噸提高到14噸，基本與國際上的頂級水平相當，可以滿足在低軌道發射空間實驗室的需要。也還將承擔未來把中國航天員送上月球的重任。（作者 唐元愷 原載於北京周報2009年第三期）